CC BY
16
УДК 625.111 Титов Константин Михайлович,
аспирант кафедры «ИППЖДиУН» ИрГУПС, e-mail: titov_km@irgups.ru
Холодов Петр Николевич,
аспирант кафедры «ИППЖДиУН» ИрГУПС, e-mail: kholodov_pn@irgups.ru
АВТОМАТИЗАЦИЯ РАСЧЕТА ОПРЕДЕЛЕНИЯ СТОИМОСТИ ШУМОЗАЩИТНЫХ МЕРОПРИЯТИЙ НА СТАДИИ ВАРИАНТНОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ ЛЕГКОГО РЕЛЬСОВОГО ТРАНСПОРТА НА ОСНОВЕ МОДЕРНИЗИРОВАННОЙ МЕТОДИКИ СНИП II-12-77
«ЗАЩИТА ОТ ШУМА»
K.M. Titov, P.N. Holodov
AUTOMATE THE CALCULATION DETERMINING THE VALUE OF NOISE-REDUCING ACTIVITIES DURING THE DESIGN VARIANT LIGHT RAIL ON THE BASIS OF A MODERNIZED METHOD OF SNIP II-12-77 «PROTECTION AGAINST NOISE»
Аннотация. Рассматривается методика расчета шумозащитных мероприятий, подходящая для стадии вариантного проектирования рельсового транспорта, с последующей адаптацией для автоматизированных расчетов и реализацией в программном продукте.
Ключевые слова: рельсовый транспорт, защита от шума, проектирование.
Abstract. Touches upon the method calculation of anti-noise measures, suitable for the design variants stage of rail transport, with subsequent adaptation for automated calculation and implementation of a software product.
Keywords: rail transport, anti-noise, design.
В настоящее время в России активно развиваются проекты строительства легкого рельсового транспорта (ЛРТ), используемого для городских пассажирских перевозок.
Линии ЛРТ проектируются и успешно эксплуатируются в Москве, Санкт-Петербурге, Волгограде, Краснодаре, Екатеринбурге, Саратове и других городах России.
В отличие от обычного трамвая ЛРТ значительно повышает скорости передвижения пассажиров в городе, однако при этом усиливается шумовое загрязнение городской среды от подвижного состава ЛРТ, что превращается в серьезную проблему при проектировании трассы ЛРТ в стесненной городской застройке, так как в жилых и общественных зданиях, расположенных вблизи от
трассы ЛРТ, происходит превышение допускаемых уровней шума, указанных в санитарных нормах [1].
Ситуация осложняется за счет того, что именно шум большинство населения остро воспринимает как негативный фактор, наряду с другими экологическими факторами ухудшения качества городской среды вблизи трассы ЛРТ (вибрация, электромагнитное излучение, изменение городского ландшафта и другие).
В этом, пожалуй, состоит основная причина того, что при проектировании трассы ЛРТ в городской застройке сравнению и выбору оптимальных шумозащитных мероприятий необходимо уделять самое пристальное внимание уже на ранних стадиях проектирования.
Однако сегодня при проектировании новой линии ЛРТ шумозащитные мероприятия учитываются лишь в разделе «Оценка воздействия на окружающую среду», который разрабатывается в заключительный период работы на стадии «Проектная документация» для выбранного варианта трассы [2].
По мнению авторов, такой подход ошибочен и в практику проектирования ЛРТ следует ввести правило, диктующее необходимость определения характеристик шумового загрязнения, а также выбора типа, параметров и стоимости шумозащит-ных мероприятий на стадии вариантного проектирования трассы ЛРТ. Предлагаемый подход можно обеспечить за счет автоматизации части процессов проектирования.
Информатика, вычислительная техника и управление. Приборостроение. Метрология. Информационно-измерительные приборы и системы
ш
В данной статье рассматривается модернизированная методика определения предварительных размеров и стоимости наиболее распространенных шумозащитных сооружений: экранов и галерей.
Предварительное определение типа и стоимости шумозащитных сооружений подразумевает собой использование приблизительных данных, достаточных для дальнейшего сравнения вариантов. Поэтому точность размеров экранов или индивидуальных сооружений может быть принята, как для линейно-протяженных объектов на основе расчетов средних попикетных значений шума.
Перед выполнением расчета на каждом пикете проверяется условие (1) по наибольшей разнице значений нормативного (установленного по санитарным нормам [1]) и расчетного уровней звукового давления ЬЛ, определяемого вблизи защищаемых объектов по формуле (2)
^Лтах < АЬАдоп , (1)
где ALЛmax - наибольшая разность ALЛ на участке, дБА; ALAдоп - снижение уровня шума до допускаемого по санитарным нормам [1] значения, требующее сложного конструктивного решения (рекомендуется принимать не более 24 дБА), дБА,
ALЛ = ^Лрасч - ^Лнорм , (2)
где ЬЛрасч - расчетное значение уровня шума у объекта по карте шумового загрязнения, дБА; ЬЛнорм -нормативное значение уровня шума для защищаемого объекта по санитарным нормам [1], дБА.
Проверка условия (1) обусловлена сложностью устройства шумозащиты при значениях ^Адоп, превышающих 24 дБА. На таких участках трассы могут оказаться предпочтительнее следующие мероприятия: локальное смещение оси трассы, подземный участок трассы, глубокая выемка или строительство шумозащитных зданий вдоль трассы ЛРТ (производственных, жилых, общественных зданий со специальной шумоза-щищенной планировкой и отдельными конструктивными мероприятиями).
В случае выполнения условия (1) предлагается, основываясь на модернизированной методике, использующей СНиП 11-12-77 [3], вычислять эффективную высоту шумозащитных экранов с последующим расчетом их стоимости на участках наземного прохождения линии.
В исходной методике нормативного документа СНиП 11-12-77 [3] для определения высоты шумозащитного экрана используется схема расчета, приведенная на рис. 1.
Расчет производится по формуле (3), определяющей разность длин путей прохождения звукового луча после устройства экрана - сумма от-
резков (а + Ь) и до устройства экрана (без защиты) - отрезок с, а также используется табл. 1.
Рис. 1. Расчетные схемы для определения снижения уровня звука за экранами по СНиП П-12-77: 1 - экран; ИШ - источник шума; РТ - расчетная точка; йэф - эффективная высота экрана
5 = (а + Ъ) - с . (3)
Т а б л и ц а 1 Снижение уровня звука за экраном АЬЛэкр в зависимости от разности длин путей прохождения звукового луча 5доп
Разность длин путей прохождения звукового луча 5до№ м Снижение уровня звука экраном А1Лэкр, дБА
0,005 6
0,02 8
0,06 10
0,14 12
0,28 14
0,48 16
0,83 18
1,4 20
2,4 22
6 24
Методика нормативного документа СНиП 11-12-77 [3] была выбрана за основу после анализа альтернативных способов определения эффективной высоты акустического экрана, но препятствием для ее использования без изменений являлась ориентированность на локальный расчет методом перебора значений.
Модернизация методики, предложенная в статье, состоит в ее представлении, позволяющем обеспечить автоматизацию поиска оптимальной шумозащитной конструкции с расчетом ее параметров и стоимости на основе использования при проектировании векторных карт.
В модернизированной методике предлагается использовать на каждом объекте схему расчета, приведенную на рис. 2.
иркутским государственный университет путей сообщения
Рис. 2. Схема для расчета эффективной высоты экрана по модернизированной методике:
1 - рельсовый транспорт (Нт - высота транспорта),
2 - шумозащитный экран (х - эффективная высота
экрана), 3 - защищаемый объект - здание (Нз - высота здания)
Выбор местоположения и получение исходных данных для расчета выполняется по векторной карте шумового загрязнения с нанесенной на нее трассой ЛРТ. Для построения таких карт используются геоинформационные технологии и программы акустических расчетов.
По карте шумового загрязнения на пикетах, по наименьшей нормали 1н от объекта к трассе (рис. 3), выбираются объекты с наибольшим превышением нормативного шума ALAmax и принимается соответствующий тип шумозащитного экрана.
Рис. 3. Схема плана трассы ЛРТ на векторной карте шумового загрязнения для расчета эффективной высоты экрана
В соответствии с рассчитанным на пикете превышением ALAmax тип шумозащитного сооружения по рекомендациям, изложенным в работе [4], предлагается принимать в следующих областях:
- до 10 дБА - шумоотражающий экран;
- в диапазоне 10-24 дБА - шумопоглощаю-щий экран или звукоизолирующая галерея из прозрачных шумоотражающих панелей.
Затем с векторной карты считываются, м: высота здания Нз и высотные отметки (отметка, на которой находится здание — Но и проектная отметка трассы Нтр ).
После получения исходных данных производится расчет превышения к и расстояния I, которое соответствует сумме а и Ь из рисунка 2)
(4)
(5)
h = H + H - H - H , м
з о тр m '
b..
м
I = 1н--*-2
где Нз - высота защищаемого от шума здания, м; Нт - высота транспорта, м; Ьт - ширина транспорта, м; 1н - расстояние по ближайшей нормали от защищаемого объекта до оси трассы (см. рис. 3), м.
Получив исходные данные для расчета, вычисляем эффективную высоту х для нормируемой Здоп по следующей формуле, полученной на основе математических преобразований формулы (3) и значений габарита приближения шумозащитного экрана к трассе скоростного трамвая по СНиП [5]
- А • В2-л[л
x = -
■ B2 + B2 -1
м,
B2 -1
(6)
где коэффициенты А и В определяются по формулам
2 -Sgon ■V12 + h 2 + I
A = 0,5 ■ 5до" + °до" ' h h
м,
B =
5доп +
M2 + h2
м.
(7)
(8)
Отсюда полную высоту шумозащитного экрана найдем по формуле
h3 = Hm + X , м . (9)
После расчета полной высоты экрана вычисляется его стоимость в зависимости от типа экрана, его высоты, стоимости 1 м2 материала, из которого изготовлен экран, с учетом затрат на его установку.
Отсюда, стоимость вышеизложенных шумозащитных мероприятий в рублях для /-го расчетного участка предлагается определять по формуле
С =Y [I Ah ■ С
шм / у L расчл \ э.г ■ 1=1
.] + Сдоп,
+ С 1 +
э.(кв.M)i э.(уст.п.M)i / ^Ю)
+С
где 1раСчл - длина участка (в данной работе предлагается использовать попикетный расчет), м; Сэ(квм), - стоимость квадратного метра шумозащитного экрана в зависимости от его типа (принимается по прайсам соответствующих компаний), руб/кв.м; Сэ.(уст.п.м)1 - стоимость установки 1 погонного метра шумозащитного экрана в зависимости от его высоты и типа (принимается по прайсам соответствующих компаний), руб/пог.м; Сзапл - стоимость
Информатика, вычислительная техника и управление. Приборостроение. Метрология. Информационно-измерительные приборы и системы
дополнительной длины шумозащитного мероприятия (запаса шумозащиты) для обеспечения достаточного расстояния по гашению шума в воздухе (в большинстве случаев достаточно 50 м с двух сторон по длине экрана или галереи), руб; Сдоп - стоимость дополнительных шумозащитных мероприятий (установка пластиковых окон, систем вентиляции и т.д.), руб.
В результате, по вышеизложенной модернизированной методике появилась возможность автоматизировать предварительные расчеты шумозащитных мероприятий при проектировании трассы ЛРТ.
Была разработана программа «Расчет эффективной высоты шумозащитных экранов» (методика - К.М. Титов, программирование в Delphi -П.Н. Холодов, рис. 4), позволяющая автоматизировать процесс расчета различных шумозащитных мероприятий при проектировании рельсового транспорта в городской среде.
•L И X] Таблица расчетных дан ЮМ!Ъ ПК |- |— П*счи~]|
" ' 1 rw IH.M бШлБв Игр.м|мо.м ho.» « к. L- * |е |,м |to м Сш«бЛ 1ИГ.м| Т«1 Ш^ЛОМШИТ*
32 1 К Я 135 40 27 30 15 0 0400 5300 2370 04842 0 9145 3 57 6 77 20310 Галерея 11880 Шумзпогл экран
1 Г~ F^" 33 00 00
34 оооо 30 8 141 45 9 2870 299CS 03229 0.56 3 76 11280 Шумхтр. »кран
I 7ICT0WA I кем шумоотр экрана. руб |1500 36 00 00 30 14 141 45 3 2870 26880 Галерея
37 00 00 40 10 1(6 45 9 00600 4680 30 70 0 9236 0 7631 1 96 516 15480 Галерея
38 UIUU 30 11 14Ь 01000 5 80 2B/U 5 4540 01974 0 68 3 88 23280 Галерея
I 10|Преаелэотииямоогр экрмедБА [lö «- ш 30 6 141 45 9 0.0050 9 80 2870 29440 03231 0.45 3 65 10950 ШаШр
41 00 00 30 4 141 45 9 00033 9 80 28 70 2 9380 0 3231 043 363 10890 Ш>«отр экран
тав„ицаг н. оприят мй Пример норн „тмвны, уровней .уно
ицкюотр-нх »ранее ofStva м 120400 14|Шаграсчетны<1<те> ГН! ..и |доПК ..М Лл^Ьтичмозадиы 1А«». = 55дБА территории около хмлых зданий и уровень шума около поликлиник,
000 33 ООО 200 00 Галерея 4 5 408С 000 00 оооо
— 1 35 ооо эе 11011 10000 Ulyoorp jKptr. 386 1156 Инв« = 50дБА Цыч» = 45дБА уровень шума с7 00-23 00 на уровень шума с 23 00-7 00 на
1' ип*« меролрияп«. руб |1815900000 |„ 1« |„ |„ h Lahccm = 40дБА 1" 1» ПК e-mait kht территории около больниц, санаториев
Рис. 4. Окно программы «Расчет эффективной высоты шумозащитных экранов»
В программу вводятся исходные данные для участка ЛРТ:
1) Общие данные: размеры подвижного состава, м; начальный пикетаж; стоимость покупки и установки 1 м2 шумопоглощающего и шумоотражающего экрана; допуск по высоте установки экранов (в случае его превышения предлагается установка галереи), м; предел эффективности шумоотражающих панелей, дБА; стоимость экрана, при которой выгоднее устроить галерею, руб; запас по длине шумозащитного мероприятия, м.
2) Попикетные данные: длина по нормали
от защищаемого объекта к трассе, м; превышение предельно-допустимой нормы, дБА; высотные отметки защищаемого здания и трассы, м; высота защищаемого здания, м.
Результатом данной программы является подбор наиболее рационального устройства шумозащитных сооружений по условиям: высоты и стоимости шумозащиты, превышения нормативных значений шума.
Итоговые данные формируются в таблицу «Таблица границ шумозащитных мероприятий», в которой приводятся суммарные стоимости и границы различных типов шумозащиты.
Таким образом, методика расчета эффективной высоты экрана, изложенная в СНиП II-12-77 [3], была модернизирована для определения стоимости шумозащитных мероприятий на стадии вариантного проектирования легкого рельсового транспорта в пределах городской застройки с использованием ГИС-технологий.
При этом реализовано эффективное программное решение для автоматизации процесса предварительного выбора и расчета стоимости шумозащитных мероприятий при проектировании рельсового транспорта в городской среде.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. СН 2.2.4/2.1.8.562-96 Шум на рабочих местах, в помещениях жилых, общественных зданий и на территории жилой застройки // НИИ медицины труда РАН. - введ. 31.10.1996 г. - М.: Минздрав России, 1996. - 8 с.
2. Титов К.М. Критерий шума в проектировании легкого рельсового транспорта // Транспортная инфраструктура Сибирского региона. Том 1: материалы межвузовской научно-практической конференции - Иркутск: в 2 т.: Изд-во Ир-ГУПС, 2009. - С. 420-423.
3. СНиП II-12-77. Защита от шума / Госстрой СССР: введ. 1 июля 1978г. - М.: 62 с.
4. Иванов Н.И. Инженерная акустика. Теория и практика борьбы с шумом // учебник. - М.: Университетская книга, Логос, 2008. - 424 с.
5. СНиП 2.05.09-90 Трамвайные и троллейбусные линии / Минжилкомхоз РСФСР: введ. 1 января 1991, взамен СНиП II-41-76 - М.: Госстрой СССР, 1991. - 57 с.
